3'20" 읽기
- 2011년, 2016년 그리고 2020년 봄에는 오존층 중심 영역의 오존 중 95%가 파괴
- 기후 변화는 이러한 북극 오존 구멍 축적의 원인
- 성층권 오존이 북반구의 지표 기후에 능동적으로 영향을 미친다

오존 구멍은 날씨에 영향을 미친다.
북극 오존층 파괴로 중부 유럽의 봄이 더 따뜻하고 건조해졌다.

직접적인 피드백:
북극에서 오존 수치가 높아지면 날씨에 직접적인 영향을 미친다. 봄은 비정상적으로 따뜻하고 건조할 것이라는 연구 결과가 나왔다. 고갈된 오존층은 햇빛을 덜 흡수하며, 이는 성층권이 더 차갑게 유지된다는 것을 의미한다. 이것은 차례로 따뜻하고 건조한 공기가 중부 유럽으로 흐르는 기류를 촉진한다. 반면에 극지방에서는 더 습해지고 있다. 

▲ 연구원들은 북극의 오존층이 심하게 고갈되면(파란색) 유럽의 날씨에도 영향을 미친다는 사실을 발견했다.© ESA, DLR/BIRA, Copernicus

봄철 햇빛이 성층권에서 오존층 파괴 반응을 일으키면 오존층에 구멍이 생긴다. 추진제 및 기타 CFC의 염소는 촉매 및 "오존 킬러" 역할을 한다. 최근에는 이러한 급격한 오존층 파괴가 북극에서도 점점 더 자주 발생하고 있다. 가장 최근에는 2011년, 2016년 그리고 2020년이었다. 2020년 봄에는 오존층 중심 영역의 오존 중 95%가 파괴되었다. 이전에 북반구에서 그렇게 많은 적이 없었다.

기후 변화는 이러한 북극 오존 구멍 축적의 원인으로 여겨진다. 북극 주변의 기류를 변경하기 때문에 북극 성층권은 봄에 더 오래 차갑게 유지되고 따뜻한 공기는 북쪽으로 침투할 수 없다. 이것이 강한 오존 파괴에 유리한 조건을 만든다.

▲ 2020년 3월 말 북극 오존 수치가 사상 최저치를 기록했다. © NASA/GSFC

증상이나 원인?

ETH Zurich의 Marina Friedel과 그녀의 동료들이 발견한 것처럼 북극 오존 파괴는 역으로 기후에도 영향을 미친다. 그들의 연구 원동력은 북극의 오존 구멍이 종종 북반구 전체에 걸쳐 기상 이상을 동반한다는 관찰이었다. 중부 및 북부 유럽과 멀리 시베리아에서 이 기간 동안 비정상적으로 따뜻하고 건조했다. 2020년은 특히 관찰하기 좋았다. 반면에 극지방에서는 평년보다 습한 경우가 많았다.

이러한 이상 현상이 오존 구멍과 직접적인 관련이 있는지 아니면 둘 다 동일한 기후 관련 기류 변화의 결과인지는 확실하지 않다. "이론적으로는 오존층 파괴와 동시에 발생하는 기상 패턴도 성층권 하부의 동적 변동성 때문일 수 있다"라고 연구자들은 설명했다. 오존층 파괴는 기상 이변과 마찬가지로 이러한 역학의 징후일 뿐이다.

일부 이상 현상은 순전히 기후와 관련이 있다.

이러한 관계를 명확히 파악하려고 Friedel과 그녀의 팀은 세 가지 다른 화학적 기후 모델로 시뮬레이션을 수행했다. 그 중 CLIM-2D와 CLIM-3D는 오존층 파괴를 대략적으로 또는 당일에 매핑했지만 직접적인 상호작용은 고려하지 않았다. 세 번째 모델(INT-3D)에는 대기 순환과 함께 오존의 되먹임도 포함되었다.

연구자들은 지난 40년 동안의 봄 기후를 재구성하기 위해 세 가지 모델을 모두 사용했다. 그들은 모델이 북극 오존 구멍이 있는 해 동안 실제로 관찰된 기상 조건을 얼마나 잘 묘사할 수 있었는지 확인했다.

결과:
세 가지 기후 모델 모두 북극의 오존 파괴가 심할 때 기상이변 경향을 보였다. 따라서 일부 기상 이상 현상은 실제로 기류의 동적 변화, 즉 오존의 직접적인 영향 없이도 발생할 수 있는 기후 영향 때문이다.

더 큰 나머지에는 오존이 관련되어 있다.

오존 되먹임이 없는 첫 번째 모델은 관찰된 이상 현상의 일부만 묘사했으며 실제 범위의 약 40%만 기록했다. 반면에 오존의 상호작용도 고려한 세 번째 기후 모델은 현실과 거의 완벽하게 일치했다. "이로부터 우리는 성층권 오존이 북반구의 지표 기후에 능동적으로 영향을 미친다는 결론을 내렸다"라고 Friedel과 그녀의 동료들은 말했다.

더 자세한 분석에 따르면 북극에서 오존이 고갈되면 성층권이 햇빛을 덜 흡수한다는 사실이 밝혀졌다. 이것이 성층권을 더 차갑게 유지한다. "이것은 더 크고 오래 지속되는 냉기 이상으로 이어진다"라고 연구원들은 설명했다. "따라서 북극의 오존 파괴는 성층권의 겨울 조건을 적극적으로 연장한다"고 설명했다. 결과적으로 극 소용돌이도 더 오래 지속된다.

날씨 및 기후 모델 조정 필요

이것이 의미하는 것은, 북극 오존은 북극 기후 조건과 온대 위도의 봄 날씨에 직접적인 영향을 미친다. Friedel과 그녀의 팀은 "이 결과는 오존과 북반구 표면 사이의 연결에 대한 새로운 서광을 비췄다"라고 말했다. 따라서 대화형 오존 화학은 날씨 및 기후 모델이 북반구의 봄 조건을 사실적으로 묘사할 수 있도록 하는 데도 필수적이다.

새로운 발견이 모델에 통합되면 계절별 날씨 및 기후 예측이 더 정확하고 정확해질 수 있다. "농업에 중요하다"라고 Chiodo는 강조했다.
(Nature Geoscience, 2022; doi: 10.1038/s41561-022-00974-7)
출처: ETH 취리히

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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